三相桥式整流及有源逆变

实验报告

课程名称： 电力电子技术 指导老师： 马 皓 成绩： 实验名称： 三相桥式整流及有源逆变 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1. 熟悉三相桥式全控整流及有源逆变电路的接线及工作原理。

2. 了解集成触发器的调整方法及各点波形。

3. 对三相桥式全控整流及有源逆变电路的特性进行研究。

二、实验内容和原理

1. 三相桥式全控整流电路实验（带电阻－电感性负载）。

2. 三相桥式有源逆变电路实验。

3. 观察整流状态下，模拟电路故障现象时的波形。

习惯上给6只晶闸管编号，共阴极的三只依次为1、3、5，共阳极的三只依次为4、6、2，即VT1和VT4 接A 相，VT3和VT6接B 相，VT5和VT2接C 相。为保证电路正常工作，晶闸管的触发脉冲通常是双窄脉冲。 在三相桥式全控整流电路中，以自然转换点作为控制角α的起算点，该点比相应的相电压波形过零点 滞后30°，即VT1、VT3、VT5的自然转换点，分别滞后于A 、B 、C 相电压正向过零点30°；VT4、VT6、VT2 的自然转换点，分别滞后于A 、B 、C 相电压负向过零点30°。

在三相桥式全控整流电路中，必须保证有二只晶闸管同时导通，才能形成电路回路，且每只管子导通 120°（强感性负载下）。由于电路中共阴极与共阳极的换流点相差60°，所以每隔60°有一次换流。 在阻性负载下，电路的控制角α最大移相控制范围为120°；在感性负载下，电路的控制角α最大移 相控制范围为90°。

在阻性负载时，负载电压ud 是六个不同线电压的组合。当α = 0°时，为三相线电压的正向包络线， 每周期脉动6 次，其脉动频率为300Hz 。当控制角α ≤ 60°时，输出电流为连续的；当控制角α > 60° 时，输出电流波形发生断续。输出电压的平均值为 控制角0≤α ≤ 60°时

控制角60°≤α≤120°时

式中，Us为输入相电压有效值；也可以用U2表示。

输出电流平均值

流过每只晶闸管的平均电流

流过每只晶闸管的电流有效值应根据电流的连续与断续情况分别计算得出。

当感性负载时，其输出电流连续，输出电压的平均值为

当三相桥式整流电路的负载是电感性负载，且有直流侧电源时，控制角α > 90°，电路则工作在有源逆变状态（直流侧电源ED 必须稍大于Ud，为逆变提供能量）。注意，半控桥电路或有续流二极管的电路，因为不可能输出负电压，也不允许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实现有源逆变。

为了区别于控制角α，通常用β 角表示逆变角，控制角α 和逆变角β 之间的关系为α + β = 180°。在有源逆变电路中，以α = 180°的为β 角的起算点，往左移β 角施加触发脉冲。当控制角α > 90°时，输出电压的平均值为负，因此逆变角的移相范围为0 ≤ β < 90°。

在实际应用中，三相桥式全控整流电路在整流工作时，若发生触发脉冲缺失或触发脉冲太小太窄，无法触通某相晶闸管时，至多发生缺相电压，使输出电压减小。但工作在有源逆变时，若发生脉冲丢失或触发不通的情况，则会发生瞬时Ud 电压与ED 顺极性串联，出现很大的电路，立刻烧毁晶闸管或负载，这称为逆变颠覆。

另一种导致电路故障的情况是逆变角太小。由于存在换相重叠角γ，当角β 太小时，原拟换流关断的晶闸管承受的电路换流反压时间小于其关断时间tq，使其不能可靠关断，相当于丢失一个触发脉冲，导致逆变失败。为保证逆变工作可靠，通常设置最小逆变角

其中，为关断时间所对应的电角度，为换相重叠角，为安全裕量角。

四、主要实验设备

1. DDSX 01 型电源控制屏。

2. DDS 02“一、二组桥晶闸管电路”实验挂箱。

3. DDS 03“晶闸管触发电路”实验挂箱。

4. DT41“三相芯式变压器”实验挂箱。

5. DT10“直流电压、电流表”实验挂箱。

6. 双踪记忆示波器。

五、操作方法和实验步骤

1. 三相桥式全控整流电路带电阻－电感性负载实验研究

(1). 按图2 接线。完成后，用专用扁线电缆在专用接口处连接“DDS 02”和“DDS 03”挂箱；用导线将“DDS 03”挂箱上“电压给定器”单元中的“输出”接口和“移相控制电压”单元中的“Uct”接口连接起来；再将“脉冲放大控制”单元中的“Ublf”对地连接。

(2). 在“DDS 03”挂箱上，将脉冲选择开关拨向“窄”；按下Ⅰ组脉冲开关使其接通，Ⅰ组的指示灯应全亮；将“电压给定器”单元中的S1 开关拨向“正给定”，S2 开关拨向“±给定”。

(3). 检查接线无误后，开启“电压控制屏”总电源开关，将电源选择开关拨向“电力电子”，开启“DDS03”挂箱上的电源开关。

(4). 观察“电源控制屏”有无异常。若相序指示灯不亮，说明相序正确；否则应重接。

(5). 用示波器观察单、双脉冲观察孔，检测脉冲信号，应出现均匀间隔60°、幅度相同的脉冲信号，且“1”孔脉冲超前“2”孔60°，“2”孔脉冲超前“3”孔脉冲60°，依次类推。用示波器观察晶闸管控制极、阴极，应有幅度为1 ~ 2 V的脉冲信号。

(6). 用示波器测量“锯齿波斜率调节与观察孔”单元中的“a”相锯齿波和双窄脉冲的相位角。调节“移相控制电压”单元中的可调电位器，使α= 150°。

(7). 断开“主电路电源”，逆时针旋转三相电压调压器到底，即将输入电压调至最小，同时也将负载电阻Rd逆时针调至较大位置；开启“电源控制屏”上主电路电源开关。缓慢转动三相电压调压器，升高输入电压，观察输入交流电压表，调节输入电压到180 V左右。

(8). 调节RP1即给定电压Uct，用示波器观察整流输出电压ud、晶闸管两端电压uT的波形，记录α=30°、60°、90°时的波形，观察输出直流电压表的读数，将数值记录于表格中。

(9). 需要注意的是，在调节给定电压RP1时，α角不断相应变化。一边缓慢调小负载电阻Rd，一边观察输出直流电流表，使得负载电流Id不超过0.8 A。特别是当α= 90°时，应在负载电流Id允许的范围内，尽量减小负载电阻Rd，使整个负载呈较强感性。

2. 模拟故障研究

调节RP1，使α = 30°，关断一只触发脉冲信号，模拟触发信号丢失的故障，观察并记录此时

的ud、uT波形变化情况，然后恢复α = 90°。

3. 三相桥式有源逆变电路

断开电源控制屏上的主电源开关，拆除负载电阻Rd和整流电压ud的连线，将三相不控整流桥

电路串入。开启主电路开关，调节RP1使α = 120°、150°，记录电路中相应的ud、uT的波形，并

将相应的电压表读数记录于表格中。此时应当注意安全，在移动示波器探头时，都要将“主电路

电源”开关断开。